張躍鋒 張英俊
(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)公司洗煤廠 山西介休)
皮帶卡子是各型皮帶簡(jiǎn)易方便修理對(duì)接和開裂修復(fù)所用的工器具配件,交接方便快捷。主要剪沖板料,主沖頭行程≥45 mm,年前車間自行設(shè)計(jì)了1套剪沖皮帶卡子的沖模和操作機(jī)構(gòu),包括下料和彎邊沖孔2件套上下模共4件模具。皮帶卡子大致為90×20×1.2 mm兩頭圓、兩邊帶卡爪的鋼板片件,分2道工序完成剪沖工藝,沖孔的薄弱環(huán)節(jié)在于沖錐與沖模一體,極易被磨禿,致使模具壽命較短,配套設(shè)備能源浪費(fèi)嚴(yán)重且影響工作。
有7個(gè)要點(diǎn),①變2套模具為1套,即變2道工序?yàn)?道。②沖錐及沖模孔圈都改變?yōu)榭蓳Q式,用側(cè)頂絲定位,提高復(fù)用次數(shù) ,并在關(guān)鍵部位采用高強(qiáng)高硬材料,又經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理提質(zhì),提高了機(jī)械和使用性能,降低了沖模造價(jià),一次使用至少可加工1000件卡子。③上沖模下料面由平面改為微拱面,拱高5 mm或者再大,減小下料沖擊,設(shè)備壽命提高,4尖角沖爪槽下向外開通30°坡道孔以清空鐵銹及廢渣。④下料模板與底模用2定位銷定位連接,保證位置精度,下料模板可正反使用,壽命又增1倍。⑤上下沖模組件形式見圖1、圖2。⑥改進(jìn)原來(lái)剪沖機(jī)的繁雜機(jī)構(gòu)和不間斷的電機(jī)操作及待機(jī)方式,改為純手工操作。主體機(jī)構(gòu)見圖3。上沖模運(yùn)動(dòng)滑道由8號(hào)槽鋼與10 mm厚耐磨鋼板以6對(duì)螺栓螺母連接或焊接,最好間距可在1 mm范圍調(diào)整,以適應(yīng)滑塞運(yùn)動(dòng)松緊配合。⑦滾輪軸與滑塞側(cè)孔小間隙配合,適時(shí)加潤(rùn)滑油脂。下料機(jī)底板設(shè)2道平行空溝14 mm寬,140 mm長(zhǎng),中線距離40 mm,用螺栓來(lái)固定下沖模。滾輪端軸銷直徑為20 mm,另一端用8 mm粗開口銷限位,兩邊各內(nèi)襯1個(gè)墊圈,與內(nèi)滑塞邊套接,用45#鋼制作并常加潤(rùn)滑脂。
由于上沖模是下料口為坡形圓頭,下料力量可大大減少,大約上沖頭單面接觸長(zhǎng)度10 mm,A3鋼板料厚1.2 mm,屈服剪切應(yīng)力 τ=60 MN/mm2,則剪切力 F=Aτ=2×10×1.2×60=144 kg,由于力臂長(zhǎng)為滑塞滾輪到轉(zhuǎn)軸中心距離的13倍,則手壓制最大力量為11 kg。切口切開后,剪切力減小,手柄下壓力也隨之減小直至下料沖孔彎邊結(jié)束。制作時(shí),上沖頭接觸到板料時(shí),加壓臂保持在水平位置或有10°升角為好。加力行程應(yīng)控制準(zhǔn)確,不可過量,否則要損壞沖?;驔_件成型不全。滑塞滑道配合面間隙為小間隙配合,運(yùn)動(dòng)間隙<0.05 mm。
經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)成為兩部件式上下沖模一次成形,工藝大大簡(jiǎn)化,原沖頭角模部分為后斜坡式,工件一次成形不徹底,還需再修邊搗角處理,工作程序仍有一定復(fù)雜性,定位銷功能只用于下料模板與底座的定位,再行改進(jìn)后,定位銷改為出頭式,就增加了下料限位功能,沖頭角沖爪改為突出尖角式,使一次成形性能更徹底,提高了工作效率和效果。同時(shí)對(duì)上沖頭的材料及熱處理要求也相對(duì)提高。
改造沖模方式。有4點(diǎn)改進(jìn),①若上沖頭沖接面改為大處20 mm厚,用2沉頭螺釘與上部鑲接,上沖模只此與沖孔圈用優(yōu)質(zhì)材料則更省成本。②下料模板與底模用2定位銷定位連接,保證位置精度,下料模板可正反使用,本件壽命又可增1倍。③工作時(shí),板料與定位銷頭正確對(duì)準(zhǔn)限位可靠性提高,可節(jié)省產(chǎn)品材料25%。④不用電力。
圖1 上沖模組件
圖2 底模組件
(1)上模的前沖模與座體位置精度要保證誤差<0.02 mm,熱處理工件要經(jīng)鉗工修磨打光后再安裝上機(jī),手動(dòng)調(diào)整上下沖模到穩(wěn)定位置,達(dá)到不發(fā)生干涉為止,不可以同時(shí)加工2件,在安裝工藝上,上下模大面極限位置要保證距離>10 mm,側(cè)隙設(shè)計(jì)在0.1~0.3 mm,不可加工超過1.8 mm厚板件,否則將會(huì)使整體設(shè)備發(fā)生破壞性損傷。
(2)定位銷頭部要在上一加工件后的恰當(dāng)位置實(shí)現(xiàn)板料定位,靠緊銷頭使材料利用率達(dá)到最高。有2個(gè)定位作用,上板與基座的定位銷作用和限板位作用。
(3)調(diào)質(zhì)熱處理工件包括上沖模、沖孔圈、沖錐和下模上層板,材料均為CrWMn合金工具鋼,淬火溫度820~840 ℃,保溫 30 min,空冷,140~180 ℃低溫回火,提高硬度、耐磨性和機(jī)械性能。底座為45號(hào)鋼沖錐槽部位表面淬火,淬火溫度800~820℃,空冷,140~180℃回火,空冷,提高表面硬度和耐磨性。
(4)被沖料加工前要清理表面銹蝕物,材料用A3鋼為好,每加工200件從斜坡孔清通1次沖爪槽內(nèi)雜物,使其清潔,不影響卡爪彎曲加工作用。
(5)工作程序要嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確,板料加工前正反面涂潤(rùn)滑油,掌握準(zhǔn)確度,2人合作,1人上料1人撬取穹窿中的成品件并給壓把加力,全部加工完畢,再行簡(jiǎn)單修平,即用即取。
(6)模具各零件盡可能使用成型模鍛加工制作,再行精細(xì)加工調(diào)整,可以大大減少高價(jià)材料費(fèi)用。
(7)沖屑物從上??字许敵?,不暢時(shí),宜加油用細(xì)鋼絲捅出。
圖3 總裝圖
在圖3中滑塞由6號(hào)槽鋼與10 mm厚45#鋼板對(duì)接焊接,調(diào)整與滑塞松緊,配合滑動(dòng)滾輪滑道,適時(shí)加潤(rùn)滑脂。滾輪穿20 mm粗中心軸銷,與滑道滑塞同做調(diào)質(zhì)處理。上沖模柄與滑塞內(nèi)孔焊接或銑限位臺(tái)階,用2沉頭螺釘頂緊定位。梯形面基板與前板和前立桿槽鋼垂直焊接準(zhǔn)確牢固。
經(jīng)過改進(jìn)的沖模1次動(dòng)作即可成型并只加工1件,用扁頭改錐和人字形錐將成型工件從中穹窿中撬出,撬動(dòng)時(shí)工件會(huì)產(chǎn)生一定量塑性變形會(huì)更易取出,再經(jīng)稍加平整即可使用。工作效率高,成功率100%,省去了舊沖模更換模體和調(diào)整時(shí)間,也節(jié)省工件材料,大大降低對(duì)工人的技術(shù)要求。模具零部件制作選材及熱處理,應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙技術(shù)要求施行,關(guān)鍵部位模具零件的制造可用成型鍛造法完成,也是節(jié)省材料的措施且工藝簡(jiǎn)單并可批量加工。零件具有互換性,運(yùn)行性能可靠,節(jié)能節(jié)材,裝備操作水平使用效果和壽命均大大提高。低耗低碳、制造使用簡(jiǎn)單方便、可行性強(qiáng)。